tecniche di controllo di forza di tipo “non time based”

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1 Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based” Dottorando: Paolo Pascutto 1 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PADOVA DOTTORATO DI RICERCA IN MECCANICA APPLICATA, XIX CICLO. ANNO ACCADEMICO 2004/2005 Tutore: prof. Aldo Rossi 2 Co-turore: prof. Paolo Gallina 1 1 Dip. di Ingegneria Meccanica, Università di Trieste, Via A. Valerio 10 - 34127, TS; [email protected] Tel: +39 (040) 558 2540. [email protected] 2 Dip. di Innovazione Meccanica e Gestionale, Università di Padova

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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PADOVA. DOTTORATO DI RICERCA IN MECCANICA APPLICATA, XIX CICLO. ANNO ACCADEMICO 2004/2005. Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”. Dottorando:Paolo Pascutto 1. Tutore:prof. Aldo Rossi 2 Co-turore:prof. Paolo Gallina 1. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

1

Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

Dottorando: Paolo Pascutto1

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PADOVA

DOTTORATO DI RICERCA IN MECCANICA

APPLICATA, XIX CICLO.

ANNO ACCADEMICO 2004/2005

Tutore: prof. Aldo Rossi2

Co-turore: prof. Paolo Gallina1

1 Dip. di Ingegneria Meccanica, Università di Trieste, Via A. Valerio 10 - 34127, TS; [email protected] Tel: +39 (040) 558 2540. [email protected]

2 Dip. di Innovazione Meccanica e Gestionale, Università di Padova

Page 2: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

2

( ) ( )d d dx x l x t T

Attività precedenti

0

( )t

cT F t dt a influenza forza di equilibrio

Plant

DRC BlockpF

uPD

xPlanner

Interaction model

xd

x

t e+

-+

-

T

T

t-T

DRC:

Page 3: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

3

Attività precedenti

cc

Fc =Fc(x)

interazione

“elastica”

Fp =Fp(x).

interazione

“viscosa”

Page 4: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

4

Risultatiinterazione

“elastica”

interazione

“viscosa”

1cF

Dove:- qm, cm dipendono dal materiale

- b dipende dalla pianificazione della traiettoria

Page 5: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

5

Difetto :

- La forza di quilibrio dipende da a e dai parametri che identificano la relazione F-v.

Sviluppi Futuri del DRC:

- Studio di un DRC che consenta di settare la forza di equilibrio con un solo parametro, indipendentemente dalla relazione F-v

(DVRC ?)

Page 6: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

6

Teoria del DVRC – background -

(Delayed Velocity Reference Control)

Fp < Fmax

Fp = Fmax

Fp > Fmax

x

incrementare x

mantenere x

ridurre x

Fp =Fp(x).

x

pF

veq

Fmax

Per mantenere Fp = Fmax

( ) 0

0

0

d p

d p p

d p p

x F

x per F F

x per F F

( )=0

Page 7: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

7

Teoria del DVRC – background -

x

x

(Delayed Velocity Reference Control)

Fp < Fmax

Fp = Fmax

Fp > Fmax

incrementare

mantenere

ridurre

maxmax

( ) 1 pd p

Fx F A

F

maxmax

max max maxmax0 0

11

1

dp

t td

p p

dxd A F dt

dt F

dxA t F dt A t F dt A t T

dt F

max0 0

1t t

p pT F dt F dtF

( ) 0

0

0

d p

d p p

d p p

x F

x per F F

x per F F

( )=0

Page 8: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

8

Teoria del DVRC – background -

(Delayed Velocity Reference Control)

( ) 0

0

0

d p

d p p

d p p

x F

x per F F

x per F F

maxmax

( ) 1 pd p

Fx F A

F

maxmax

max max maxmax0 0

11

1

dp

t td

p p

dxd A F dt

dt F

dxA t F dt A t F dt A t T

dt F

max0 0

1t t

p pT F dt F dtF

Da qui ha origine

il nome DVRC

max

max max maxmax0 0 0

1

d

t t t

d p

dx A t T dt

x A t T dt A t F dt dt A mF

t

dtTt0

t tp

t

d AdtdtF

FtAdtTtAx

0

max

0 maxmax

0

max

Page 9: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

9

Teoria del DVRC

x

( )P d D d pm x c x k x x k x x F x

max

1def

F px F xF

0

t

FT dt

- Stabilità

- Condizione di equilibrio

t t

F

t

d dtdttgdtTtggx0 00

)(

t

dtTt0

xFdt

dgkgkxkxkcxm

xFdt

dgkgkxkxkcxm

FDPPd

pDPPd

max

Page 10: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

10

DVRC - equilibrio

max1 0 1 1F F pF F

- Condizione di equilibrio indipendente da legame F-v

- Forza di equilibrio settata con un solo parametro

xFdt

dgkgkxkxkcxm

xFdt

dgkgkxkxkcxm

FDPPd

pDPPd

max

[…]

Page 11: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

11

DVRC - equilibrio

F

max1 0 1 1F F pF F

DVRC tende a mantenere invariato il punto di funzionamento

veq

1

xFF Zona “pericolosa”

Zona

Produttività

ridotta

Significato FF: collegato a grado di pericolosità

P.To funzionamento ottimale

Fp =Fp(x).

x

pF

veq

Fmax

Page 12: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

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DVRC – Osservazione

cost0 dd xx 2cost txx dd

1max

F

FpF - Work –

Optimum Condition

0max

F

FpF - NOT Working –

Null force

Risultato cercato Problema

Si accoppia un controllo di velocità al controllo di forza

Fd d

dgx 1

Page 13: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

13

DVRC – Controllo di Velocità

max

1def

F px F xF

)(0

tdtTtt

maxV

xdef

V

0

t

FT dt t

V dtT0

maxFFp maxVx

)(0

tdtTtt

dtTtggx

t

d

0

dtTtggx

t

d

0

funzione F

Velocity delay

Risultato DVRC

Page 14: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

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DVRC - equilibrio

x

xVV V

DVRC tende a mantenere invariato il punto di funzionamento

1

Zona “pericolosa”

Zona

Produttività

ridotta

Significato FV: collegato a grado di pericolosità

P.To funzionamento ottimale

max1 0 1V V x V

x

Vmax

VmaxVmax x

Page 15: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

15

DVRC – Unione Controlli F-V

max

1def

F px F xF

t

dtT0

max ,F V maxV

xdef

V

E’ scelta a favore della

sicurezza )(

0

tdtTtt

dtTtggx

t

d

0

Page 16: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

16

DVRC – Unione Controlli F-V

Plant

pF

F

V

uPD

xPlanner

Interaction model

xd

x

e+

-

T

h

x.

DVRC Block

max ,F V

h

Page 17: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

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DVRC - stabilità- Trattazione unica per controllo di forza/velocità

FFd d

dgx 11

Accelerazione massima consentita:

Ha un massimo!

NB. b=Amax

Page 18: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

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DVRC – Test Setup-NI

6024E -NI CVI

compiler -

1kHz - load cell FUTEK

LRF300

Page 19: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

19

DVRC – Hotwire)sin()( tvvtx

smmv 3smmv 1

srad28.6

)sin()( tFFtF

)sin()( tFFtF

Page 20: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

20

DVRC – Risultati TestsmV /005.0max

NF 22.0max 2

max 1.0 smA

Taglio EPS

Moto libero

Page 21: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

21

DVRC – Risultati TestsmV /005.0max

NF 22.0max 2

max 1.0 smA

Taglio EPS

Moto libero

Page 22: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

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DVRC – Risultati TestsmV /005.0max

NF 22.0max 2

max 1.0 smA

Taglio EPS

Moto libero

Page 23: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

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DVRC – ConclusioniIl DRC aveva mostrato dei difetti nei casi in cui l’inerazione è velocity dependant

Questa è stata la motivazione che ha richiesto lo sviluppo di un nuovo controllo NTB

Il DVRC sviluppato consente di settare, per un task, la forza ottimale, la velocità ottimale di moto

libero e l’accelerazione massima del corpo.Simulazioni e test sperimentali hanno confermato i risultati teorici

Il lavoro è stato pubblicato sull’International Journal of Machine Tools and Manifacture

Page 24: Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

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Tecniche di controllo di forza di tipo “Non Time Based”

Dottorando: Paolo Pascutto1

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PADOVA

DOTTORATO DI RICERCA IN MECCANICA

APPLICATA, XIX CICLO.

ANNO ACCADEMICO 2004/2005

Tutore: prof. Aldo Rossi2

Co-turore: prof. Paolo Gallina1

1 Dip. di Ingegneria Meccanica, Università di Trieste, Via A. Valerio 10 - 34127, TS; [email protected] Tel: +39 (040) 558 2540. [email protected]

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